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"Verfahren zur Herstellung eines Kugelbehälters, insbesondere
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für Heizöl aus einem thermoplastischen Innenbehälter und armierten
Beton Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelbehälters,
insbesondere für Heizöl aus einem vorgefertigten, thermoDlastischen Innenbehälter,
vorzugsweise aus Kunststoff und armiertem Beton, bei dem durch Einbringen des Betons
in einen innen von dem Innenbehälter und außen von einer Schalung begrenzten Formraum
eine den Innenbehälter einschließende naher lose Betonschale hergestellt wird.
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Solche Heizölbehälter werden als Fertigteileit Betonwerken hergestellt,
an ihren Einsatzort transnortiert und dort im Erdreich verlegt. Das bezeichnete
Herstellunosverfahren ermöglicht nahtlose Betonschalen insbesondere auf nahtlosen
Innenbehältern. Derartige Innenbehälter werden im Gegensatz zu den meistens zweischaligen
Innenbehältern aus glasfaserverstärkten
Kunstharzen aus thermoplastischen
Kunststoffen nach verschiedenen Verfahren hergestellt. Nahtlose Betonschalen ermöglichen
gegenüber der zweischaligen Bauweise den Verzicht auf die zur Verbindung von Schalenhälften
notwendigen Klebestellen.
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Es ist bekannt, den vorgefertigten, duroplastischen Innenbehälter
als Schalhaut zu benutzen, die mit einer aus Stahlprofilen bestehenden UnterstUtzungskonstruktion
ausgesteift ist und die innere Begrenzung des Formraumes bildet; bei dem bekannten
Verfahren wird eine mehrteilige Außenschalung verwendet (DT-OS 1 939 150).
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Schwierigkeiten entstehen bei solchen Behältern aus den stark unterschiedlichen
Dehnungsgrößen des Innenbehälters und der Betonschale. Wenn solche Behälter nach
ihrer Fertigstellung und bis zu ihrem Einbau beispielsweise der Sonneneinstrahlung
ausgesetzt sind, können von dem Innenbehälter Spannungen ausgehen, welche die Außenschale
zerstören. Erhebliche Spannungen entstehen ferner durch die Behälter füllung. Aüch
diese Spannunqen können nicht in ausreichendem Maße abgebaut werden. Besonders starke
Belastungen der Betonschale gehen von nahtlosen Innenbehältern aus thermoplastischen
Werkstoffen aus, die sich einerseits aus den Dehnungsunterschieden und andererseits
aus der geringen Festigkeit des Innenbehälters ergeben. Ein anderer Nachteil des
bekannten Herstellungsverfahrens besteht darin, daß es die Herstellung eines Zwischenraumes
zwischen dem Innenbehälter und der Betonschale nicht ohne weiteres
ermöglicht.
Solche Zwischenräume werden jedoch häufig gefordert, um bei Heizölbehältern eine
Leckanzeige installieren zu können.
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Aus diesen Gründen werden die bekannten, duroplastische Innenbehälter
aufweisenden kugelförmigen Heizölbehälter aus vorgefertigten zweiteiligen Betonschalen
hergestellt (DT-OS 2 007 062). Hierbei kann man nämlich durch Einlegen von Schaumstoffstreifen
zwischen Innenbehälter und Betonschale den gewünschten Zwischenraum sicherstellen.
Das Herstellungsverfahren ist jedoch außerordentlich umständlich, insbesondere weil
es keine nahtlose Beton schale ermöglicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren, welches
eine nahtlose Betonschale ermöglicht, mit Hilfe des Betons ohne besondere Hilfsmittel
und im übrigen ohne Veränderung der bislanq in einem solchen Verfahren benutzten
Schalungen, d.h. ihre Unterstützunoskonstruktionen und/oder Schalhäute sowie ihre
Ausgangswerkstoffe einen ausreichenden Zwischenraum herzustellen.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch oelöst, da8 der Beton
außerhalb des Formraumes aufgeheizt und in heißem Zustand in den Formraum eingebracht
wird, und daß beim Aushärten nach Abkühlen des Betons im Formraum zwischen der Beton
schale und dem Innenbehälter ein Zwischenraum geschaffen wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erkaltet der in flüssigen Zustand
heiße Beton äußerlich im wesentlichen
auf die Umgebungstemperatur.
Hierbei entsteht ohne weiteres Zutun überraschend ein Zwischenraum, dessen Größe
innerhalb der praktisch nutzbaren Grenzen des neuen Verfahrens nur von der Temperatur
des Betons abhängt, welcher den Formraum ausfüllt. Worauf diese Erscheinung im einzelnen
beruht und weshalb der Zwischenraum zustande kommt, ist nicht restlos geklärt.
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Probe.bohrungen durch den Beton der fertigen Außenschale haben jedoch
ergeben, daß abgesehen von wenigen Stellen des -RugoZumfanqes des thermoplastischen
Innenbehälters praktisch überall ein Zwischenraum von ca. 30 mm vorhanden ist, wenn
man den Beton außerhalb des Formraumes auf ca. 48e C aufwärmt und ihn in den Formraum
mit ca. 43 - 440 C einbringt. Diese Werte haben sich bei der Herstellung von Kugelbehältern
aus Polyamidinnenbehältern mit einer Wandstärke von 4 mm (Toleranz + 2mm) und Betonschalen
mit einer kleinsten Wandstärke von 50 mm (Toleranz -2 mm) ergeben.
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Ein solcher Zwischenraum ist vollständig ausreichend, um die erwähnten
Spannuten, insbesondere Wärmespannungen abbauen zu können. Er läßt sich auch als
Leckölanzeige benutzen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat daher den Vorteil, daß es geforderte
Zwischenräume auch bei nahtlosen Betonschalen ohne besondere Komplizierung des Herstellungsverfahrens
ermöglicht. Denn die Aufheizung des Beton stellt kein praktisches Problem
vom
wirtschaftlichen Standpunkt dar, insbesondere wenn sie mit Hilfe von Dampf vorgenommen
wird.
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Das ergibt sich schon aus der verhältnismäßig geringen Betonmenge
im Vergleich zum Behälterinhalt.
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Dazu kommt, daß die Aufheizung sehr einfach zu bewerkstelligen ist,
weil der Beton mit Hilfe des Heizungsdampfes der in Betonwerken üblicherweise vorhandenen
Dampfheizung aufgeheizt werden kann.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand
der Figuren in der Zeichnung; es zeigen Fig. 1 im Längsschnitt den Kugelbehälter
bei seiner Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 2 einen Schnitt
längs der Linie II-Is der Fig.
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1 und Fig. 3 schematisch die Verlegung eines kugelförmigen Heizölbehälters
gemäß der Erfindung am Einsatzort.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist der nach dem nachfolgend im einzelnen
zu beschreibenden Verfahren hergestellte Heizölbehälter allgemein mit 1 bezeichnet.
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Er besitzt eine nahtlose Betonschale 2, welche außen eine Teer- Epoxyd-Harzbeschichtung
aufweist und einen Innenbehälter 4 umschließt. Der Innenbehälter ist nahtlos hergestellt
und aus thermoplastischem Kunststoff,
nämlich Polyamid gefertigt.
Oben ist der Innenbehälter 4 mit einem Mannloch 5 versehen.
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Seine das Mannloch begrenzenden Kanten sind mit einem Domring 6 verbunden,
dessen obere Ringfläche zum Auflegen eines Deckels 7 dient, welcher den Boden eines
Domschachtes 8 abschließt. Der Domschacht endet an der mit 9 bezeichneten Geländeoberfläche.
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Im leeren Zustand ist zwischen dem Innenbehälter 4 und der Betonschale
2 ein Zwischenraum 3 vorhanden.
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Dieser Zwischenraum befindet sich an praktisch allen Stellen des Kugelumfangs
und kann eine Größenordnung von 30 mm aufweisen. Meistens liegt im leeren Zustand
lediglich der untere Kugelpol der Innenwand der Betonschale auf.
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Der mit 1 bezeichnete Behälter wird in einem Betonfertigteilwerk hergestellt
und nach Ausschachten einer Baugrube, deren Begrenzungen schematisch bei 10 wiedergegeben
sind, an Ort und Stelle verlegt.
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Zur Herstellung des Behälters dient eine Schalung, deren Formraum
allgemein mit 11 bezeichnet ist.
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Nach außen wird der Formraum durch eine zweischalige Außenschalung
begrenzt, deren beide Hälften mit 12 bzw. 13 bezeichnet sind. In der Fig. 1 ist
insbesondere die innere Begrenzung der Schalhaut zu erkennen. Die Teilungsebene
14 verläuft annähernd in der Ebene des Kugeläquators. Dort liegen Flansche 15 bzw.
16 aufeinander, welche den Hälften 12 und 13 zugeordnet sind und eine Verbindung
dieser beiden
Hälften ermöglichen. An der unteren Schalungshälfte
sitzen mehrere bei 17 und 18 angedeutete Rüttler. Außerdem ist die untere Hälfte
13 der Außenschalung in einer Grube 19 untergebracht.
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Auf der Sohle 20 der Grube ist ein Stützgerüst 22 aufqestellt, das
die untere Hälfte 13 der Außenschalung unterstützt und in der richtigen Lage hält.
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Die obere Hälfte 12 der Schaltung hat eine gekrümmte Blechhaut 24,
welche oben an einem zylindrischen Teil 26 endet. Der untere Teil des Zylinders
sowie die Blechhaut 24 bilden die Schalhaut und sind insoweit ohne Unterstützungskonstruktion.
Am oberen Ende des Znders 26 befindet sich ein Flansch 27, welcher mit einem zweiten
Flansch 28 durch mehrere Schrauben 29 zu verbinden ist. Der Flansch 28 sitzt an
den freien Endnmehrerer Speichen 30 bzw. 31, deren Nabe 34 mit einer Platte 35 verschweißt
ist. Die Platte ist ihrerseits mit einem Deckel 36 durch Kehlnähte verbunden. Der
Deckel bildet den Durchlaß für ein Rohr 37, durch das Wasser eingeleitet und Wasser
auch wieder abgezogen werden kann. Außerdem ist durch den Deckel 36 ein weiteres
Rohr 38hlndurchgeführt, durch das Druckluft zu- und abgeleitet werden kann. Der
Deckel 36 läßt sich an mehreren Stellen seines Umfangs mit Hilfe von Klemmplatten
33 und Flügelschraubenmuttern 39, denen Spindeln 40 zuseordnet sind, welche an Gegenplatten
41 enden, mit einem ringförmigen Winkelprofil 42 -verspannen.
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Dazu dient der Winkelflansch 43 des Profils, während der Steg 44 mit
einem U-Profil 45 fest verbunden
ist. Der Oberflansch 46 des U-Profiles
dient später zur Abstützung des Domdeckels und liegt etwas höher als der Winkelflansch
43. Dadurch kann eine ringförmige Dichtung 47 auf den Winkelflansch 43 aufgelegt
werden, so daß mit Hilfe der Flügelschrauben 39 ein dichter Abschluß des Deckels
gegen das Tankinnere möglich ist.
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Der Unterflansch 49 dient zur Verbindung der die Domöffnung umgebenden
Kanten 50 des Innenbehälters 4 aus Polyamid.
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Im Deckel 36 ist eine Öffnung 51 vorgesehen, die mit der erwähnten
Platte 35 abgeschlossen ist. Die offnung 51 dient zur Abstützung einer Stange 52,
deren unteres Ende mit einer Kehlnaht 53 an eine kreisförmig und der Krümmung des
kugelförmigen Innenbehälters 4 entsprechend gekrümmte Platte 54 aneschlossen ist.
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Die Platte 54 trägt mehrere Scharnier2, mit denen sphärisch gekrümmte
Platten, 57-60 an die tellerförmige Platte 54 angelenkt sind. Jede dieser Platten
ist ringsegmentförmig ausgebildet; die Platten sind unter sich gleich.
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Auf der Innenseite trägt jede Platte ein weiteres Scharnier 61 zur
Anlenkung eines Lenkers 62. Die Lenker, von denen zwei in Fig. 1 erkennbar und mit
62 und 63 bezeichnet sind, sind ihrerseits an eine Muffe 64 angelenkt, welche auf
der Stange 52 gleiten kann.Die Muffe stützt sich ihrerseits auf
einem
Rohr 65 ab, dessen Stirnseite 66 sich auf der Unterseite 67 der Platte 36 abstützt.
Nehmen die Teile ihre aus Fig. 1 ersichtliche Stelluno an, so unterstützen die sphärischen
Platten 57-60 den Innenbehälter 4 von innen im Bereich des unteren Kugelpoles und
dienen insoweit als Unterstützungskonstruktion der Schalhaut der Innenschaluna.
Außerdem zentrieren sie den Innenbehälter innerhalb der Außenschalung und halten
ihn in zentrierter Stellung fest, bis andere Maßnahmen getroffen werden.
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Der Innenbehälter 4 ist mit seiner unteren Hälfte auf mehreren Abstandshaltern
68 bzw. 69 abgestützt.
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Die Abstandshalter stützen sich ihrerseits auf der Innenseite der
Außenschalung ab. Diese Abstandshalter bestehen aus Kunststoff und verbleiben in
der nahtlosen Betonschale nach Abschluß des Herstellungsvorganges.
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In dem Formraum 11 befinden sich eine aus mehreren, in den Meridianebenen
verlaufenden gekrümmten Stäben 70 und im wesentlichen in den Breitenkreisen verlaufenden
weiteren Stäben 71 zusammengeschweißte Stahlbewehrung für die Betonschale.
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Mit der erläuterten Vorrichtunq wird die Betonschale nahtlos nach
folgendem Verfahren hergestellt: Zunächst ist die obere Hälfte 12 der Außenschale
abgenommen. Desweaen kann die untere Hälfte des aus den Stäben 70 und 71 bestehenden
Bewehrunqskorbes eingelegt und im vorbestimmten Abstand von der Innenbesrenzu;
des
durch die untere Schale 13 nach außen abgeschlossenen Formraumes 11 fixiert werden.
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Danach wird der die Schalhaut der Innenschalung bildende Innenbehälter
4 auf die vorher eingelegten Abstandshalter 68, 69 aufgesetzt. Im allgemeinen genügen
sieben Abstandshalter für Behälter mit einem Fassunssvermösen von 12.500 1. Nach
Beendigung dieses Vorganges wird die obere Hälfte des aus weiteren Stäben 70 und
71 bestehenden Bewehrungskorbes aufgesetzt und mit der unteren Bewehrungskorbhälfte
verbunden. Danach wird die obere Hälfte 12 der Außenschalung aufgesetzt. Die Flansche
15 und 16 werden miteinander verspannt.
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Nunmehr wird die UnterstUtzunaskonstruktion eingebat, welche allgemein
mit 73 bezeichnet und in Fig. 1 dargestellt ist. Sie besteht aus den Teilen 52-65.
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Der Einbau erfolgt so, daß zunächst die Muffe 64 im oberen Bereich
der Stange 52 gehalten wird, so daß die UnterstUtzungsplatten 57-60 sich in ihrer
angezonen und in Fig. 1 strichpnnktiert wiedergegebenen Stellung befinden. In dieser
Stellung ist das Einführen der Unterstützungskonstruktion 73 durch die Öffnung 50
des Innenbehälters möglich. Vorher oder nach Einführen der inneren Unterstützunaskonstruktion
73 wird der Innenbehälter 4 mit den Profilen 44 und 45 in der oben beschriebenen
Weise verbunden. Danach wird das Rohr 65 auf die Stange 52 aufgeschoben und der
Flansch 28 auf den Flansch 27 aufgesetzt. Nach Verspannen der Flanschschrauben 29
nehmen die Teile dann die aus Fia. 1 erschtliche Stellung ein. Sobald das geschehen
ist, setzt
man einen oder mehrere Peilstäbe 74 auf die obere Begrenzung
76 des Innenbehälters 4 auf. Diese Peilstäbe ermöglichen eine laufende Beobachtung
der Verformung des Innenbehälters.
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Die Herstellung beginnt damit, daß zunächst bei dem gewählten Ausführungsbeispiel
eines Tanks von 12.500 1 Inhalt über das Rohr 37 ca. 3.000 1 Wasser eingefüllt werden.
Das Wasser hat die übliche Leitungstemperatur und behält diese auch im wesentlichen
während des gesamten weiteren Herstellungsverfahrens. Durch eine entsprechende Steuerung
des Luftinhaltes im Tank 4 über das Rohr 38 wird oberhalb des Wasserspiegels ein
gewisser Überdruck von ca. 0,4 atü eingestellt. Der Innenbehälter nimmt dann seine
vorschriftsmäßige Form an, die der Innenbegrenzung des Formraumes llentspricht.
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Außerhalb der Schalung wird mit Hilfe von Heizungsdampf eine bestimmte
Betonmenqe aufgeheizt. Die Aufheizung erfolgt auf 480 C, wobei die Verhältnisse
so gewählt sind, daß der Beton mit 43-440 C durch die Speichen 30 hindurch in den
Formraum 11 eingefüllt.wird. Hierbei handelt es sich jedoch nur um eine Teilmenge
von ca. 0,5 cbm. Nach Einfüllen dieser Teilmenge werden die Rüttler 17 und 18 betätigt.
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Die dadurch ausgelösten Schwinaungen der Außenschalung führen zur
Verdichtung des eingebrachten Betons.
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Nach hinreichender Verdichtuna wird der gesamte Innenbehälter durch
das Rohr 37 mit Wasser gefüllt. Er
enthält dann ca. 12.500 1 Wasser
bei dem gewählten Ausführungsbeispiel. Das hierbei aus dem Innenbehälter 4 verdrängte
Luftvolumen wird über die Leitung 38 abgeführt.
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Nachdem der Innenbehälter 4 gefüllt worden ist, kann die restliche
Betonmenae von ca. 1,2 cbm eingebracht werden. Dazu wird auch dieser Beton außerhalb
der Schalung auf die angegebene Temperatur gebracht. Er besitzt dann die vorstehend
bezeichnete Temperatur, wenn er in die Schalung eingefüllt wird.
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Der Beton erreicht dann etwa die bei 77 in Fig. 1 angedeutete Höhe
im Formraum. Während und nach dem Einfüllen dieser Betonmenge wird mit Hilfe von
Flaschen die Betonfüllung 78 an mehreren Stellen nacheinander gerüttelt. Hierbei
beobachtet man den Peilstab 74. Dieser steigt zunächst, weil sich der Innenbehälter
4 verformt und den Peilstab 74 nach außen drängt. Beim Rütteln mit der Flasche senkt
sich jedoch der Peilstab 74 zunächst ab. Er erreicht dann eine vorher festgestellte
Markierung, worauf das Rütteln des Betons abgebrochen wird. Die Markierung ist so
angebracht, daB sie der richtiqen Stellung des Innenbehälters bei Kugelform entspricht.
Infolgedessen ist bei Erreichen der Markierung der Formraum 11 überall maßhaltig.
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Der Beton wird nunmehr zum Erhärten geb racht. Besondere Maßnahmen
sind dazu im allgemeinen nicht erforderlich. Dabei kühlt sich der Beton ab. Hierbei
entsteht volllkommen selbsttätiq der Zwischenraum 3.
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Das Ausschalen beginnt mit dem Abführen des ein gefüllten Wassers
durch die Leitung 37 unter Zuhilfenahme von Druckluft aus er Leistung 38.
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Nach Entleeren des Kugelbehälters werden die Flanschen 27 und 28 gelöst.
Dadurch wird auch die innere Unterstützungskonstruktion 73 freigemacht.
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Sie wird aus der Domöffnung nach oben herausgezogen.
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Nach Öffnen der Außenschalung läßt sich der fertige Kugeltank entnehmen.
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Patentansprüche